KR20100023132A - Flash memory device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플래시 메모리 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 콘택 플러그 간 브릿지(Bridge) 발생을 방지함과 동시에 콘택 플러그의 매립 특성을 향상시킬 수 있는 플래시 메모리 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flash memory device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a flash memory device and a method of manufacturing the same, which can prevent the occurrence of bridges between contact plugs and improve the buried characteristics of the contact plugs.
최근 고집적화와 성능 개선을 위한 반도체 메모리 소자에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이하에서는 반도체 메모리 소자 중 고집적화가 유리하고 제조 단가가 저렴한 낸드 플래시 메모리 소자를 예로 들어 고집적화에 따른 문제점에 대해 상세히 설명하기로 한다.Recently, researches on semiconductor memory devices for high integration and improved performance have been actively conducted. Hereinafter, a problem of the high integration will be described in detail by taking a NAND flash memory device having high integration and low manufacturing cost in semiconductor memory devices as an example.
낸드 플래시 메모리 소자는 다수의 셀 스트링으로 구성된다. 셀 스트링은 직렬로 연결된 소오스 셀렉트 트랜지스터, 다수의 메모리 셀 및 드레인 셀렉트 트랜지스터를 포함한다. 소오스 셀렉트 트랜지스터의 소오스는 공통 소오스 라인에 접속되고, 드레인 셀렉트 트랜지스터의 드레인은 비트 라인에 접속된다. 소오스 셀렉트 트랜지스터들의 게이트가 연결되어 소오스 셀렉트 라인이 되고, 드레인 셀렉트 트랜지스터들의 게이트가 연결되어 드레인 셀렉트 라인이 되며, 메모리 셀들의 게 이트가 연결되어 워드 라인이 된다. NAND flash memory devices are composed of a plurality of cell strings. The cell string includes a source select transistor, a plurality of memory cells, and a drain select transistor connected in series. The source of the source select transistor is connected to the common source line, and the drain of the drain select transistor is connected to the bit line. The gates of the source select transistors are connected to form a source select line, the gates of the drain select transistors are connected to form a drain select line, and the gates of the memory cells are connected to form a word line.
워드 라인, 소오스 셀렉트 라인 및 드레인 셀렉트 라인을 포함하는 게이트 패턴은 터널 절연막, 플로팅 게이트, 유전체막 및 컨트롤 게이트가 순차적으로 적층된 구조로 형성된다. 드레인 셀렉트 라인과 소오스 셀렉트 라인에 포함된 유전체 막에는 플로팅 게이트를 노출시키는 콘택홀이 형성된다. 콘택홀을 통해 플로팅 게이트가 컨트롤 게이트와 전기적으로 연결된다.The gate pattern including the word line, the source select line, and the drain select line is formed in a structure in which a tunnel insulating film, a floating gate, a dielectric film, and a control gate are sequentially stacked. A contact hole exposing the floating gate is formed in the dielectric film included in the drain select line and the source select line. The floating gate is electrically connected to the control gate through the contact hole.
게이트 패턴을 포함하는 플래시 메모리의 하부 구조는 절연막으로 덮혀져 공통 소오스 라인 및 비트 라인을 포함하는 상부 구조와 격리되며, 절연막을 관통하는 콘택홀의 내부에 형성된 콘택 플러그(Contact Plug)에 의해 상부 구조와 전기적으로 연결된다.The lower structure of the flash memory including the gate pattern is covered with an insulating layer to be isolated from the upper structure including the common source line and the bit line, and is separated from the upper structure by a contact plug formed in the contact hole penetrating the insulating layer. Electrically connected.
최근에는 메모리 소자의 고집적화가 가속화됨에 따라 셀 크기의 미세화로 콘택홀 또한 선폭(Critical Dimension; CD)이 더욱 미세화되어 콘택홀을 형성함에 있어 공정마진이 매우 부족하다. 이하, 일반적인 플래시 소자의 드레인 콘택 플러그 형성 공정을 간략히 설명한다. 반도체 기판에는 소오스 셀렉트 트랜지스터, 다수의 메모리 셀 및 드레인 셀렉트 트랜지스터를 포함하는 다수의 스트링 구조가 형성된다. 이어서, 소정의 공정을 통해 소오스 콘택 플러그(Source Contact Plug)를 형성하고 이들 상부에 층간 절연막을 형성한 후 드레인 셀렉트 트랜지스터의 드레인이 노출되도록 콘택홀을 형성한다. 그런 다음, 콘택홀을 포함하는 층간 절연막 상에 텅스텐(W)을 증착한 후 평탄화하여 콘택홀을 채우는 드레인 콘택 플러그(Drain Contact Plug)를 형성한다.Recently, as the integration of memory devices is accelerated, contact margins are further miniaturized due to the miniaturization of cell size, and thus the process margin is very insufficient in forming contact holes. Hereinafter, a drain contact plug forming process of a general flash device will be briefly described. A plurality of string structures are formed in the semiconductor substrate including a source select transistor, a plurality of memory cells, and a drain select transistor. Subsequently, a source contact plug is formed through a predetermined process, an interlayer insulating layer is formed thereon, and contact holes are formed to expose the drain of the drain select transistor. Thereafter, tungsten (W) is deposited on the interlayer insulating layer including the contact hole and then planarized to form a drain contact plug filling the contact hole.
상기의 공정에서 드레인 콘택홀을 형성할 때 식각해야할 층간 절연막의 두께가 너무 두꺼워 드레인 콘택홀의 바텀 CD를 일정 수준 확보할 경우 콘택홀의 중간 깊이의 폭이 넓어지는 보우잉(Bowing) 현상이 발생된다. 이에 따라, 후속한 습식 세정(Wet Clean) 시 보우잉이 발생된 부분에서 콘택홀이 연결되어 이들 내부에 형성되는 콘택 플러그가 서로 연결되어 브릿지(Bridge)가 발생될 수 있다.In the above process, when the drain contact hole is formed, the thickness of the interlayer insulating layer to be etched is so thick that when the bottom CD of the drain contact hole is secured to a certain level, a bowing phenomenon occurs in which the intermediate depth of the contact hole is widened. Accordingly, contact holes may be connected at the portion where bowing is generated during wet cleaning, and contact plugs formed therein may be connected to each other to generate a bridge.
홀 간 브릿지를 최대한 억제하여 홀을 형성하면 오픈된 홀의 사이즈가 너무 작아 종횡비(Aspect Ratio)가 커져 보이드(void)와 같은 콘택 플러그의 매립 불량이 발생하여 전기적인 단락이 유발된다.If the hole is formed by suppressing the bridge between holes as much as possible, the size of the opened hole is so small that the aspect ratio becomes large, resulting in a poor filling of the contact plug such as a void, thereby causing an electrical short circuit.
또한, 홀 간 브릿지를 최대한 억제하여 홀을 형성하고, 콘택 플러그 매립을 잘해도 층간 절연막 증착 시 발생하는 미세한 디펙(defect) 물질이 후속한 습식 세정 공정에 의해 제거되어 콘택 플러그 매립 후 홀과 홀의 중간에 브릿지를 발생시킨다. 이러한 문제는 홀의 상부에 발생되는 브릿지가 아니므로 인-라인(in-line) 검사 시 검출이 되지 않아 해결하기가 어렵다.In addition, the hole is formed by suppressing the inter-hole bridge as much as possible, and even if the contact plug is well buried, the fine defects generated during the deposition of the interlayer insulating film are removed by the subsequent wet cleaning process. Generate a bridge. This problem is difficult to solve because it is not detected at the in-line (in-line) inspection because it is not a bridge generated in the upper part of the hole.
본 발명은 콘택 플러그 형성 시 콘택 플러그들 중 이븐(even) 또는 오드(odd) 그룹에 속하는 콘택 플러그들을 형성한 후 패드 콘택 플러그를 형성한 다음 콘택 플러그들 중 나머지 그룹에 속하는 콘택 플러그들을 형성하는 콘택 형성 스킴(scheme)을 적용함으로써, 콘택 플러그 간 브릿지 발생을 방지함과 동시에 콘택 플러그의 매립 특성을 향상시킬 수 있는 플래시 메모리 소자 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.The present invention provides a contact plug which forms contact plugs belonging to an even or odd group of contact plugs, forms a pad contact plug, and then forms contact plugs belonging to the remaining group of contact plugs. The present invention provides a flash memory device and a method for manufacturing the same, which can prevent the occurrence of bridges between contact plugs and improve the buried characteristics of the contact plugs by applying a formation scheme.
본 발명의 실시 예에 따른 플래시 메모리 소자는 게이트 패턴 사이의 반도체 기판 상에 형성된 제1 콘택 플러그들, 게이트 패턴 사이의 반도체 기판 상에 제1 콘택 플러그의 높이보다 높게 제1 콘택 플러그와 교호적으로 배치된 제2 콘택 플러그들, 제1 콘택 플러그 상에서 제1 콘택 플러그와 각각 연결된 제1 및 제2 도전성 패드들, 제1 및 제2 도전성 패드들의 연장된 가장자리 상부에 각각 형성된 제1 및 제2 패드 콘택 플러그들, 제1 및 제2 패드 콘택 플러그들과 각각 연결되는 제1 비트 라인들, 및 제2 콘택 플러그들과 각각 연결되는 제2 비트 라인들을 포함한다.The flash memory device according to an embodiment of the present invention alternately with the first contact plugs formed on the semiconductor substrate between the gate patterns and the first contact plug higher than the height of the first contact plug on the semiconductor substrate between the gate patterns. Disposed second contact plugs, first and second conductive pads respectively connected to the first contact plug on the first contact plug, and first and second pads formed respectively over the extended edges of the first and second conductive pads. Contact plugs, first bit lines respectively connected to the first and second pad contact plugs, and second bit lines respectively connected to the second contact plugs.
상기에서, 본 발명의 실시 예에 따른 플래시 메모리 소자는 제1 콘택 플러그가 형성되는 영역을 정의하는 제1 콘택홀이 형성된 제1 절연막, 제1 및 제2 도전성 패드들이 형성되는 영역을 정의하는 제1 및 제2 패드홀이 형성된 제2 절연막, 및 제1 및 제2 패드 콘택 플러그들이 형성되는 영역을 정의하는 제1 및 제2 패드 콘택홀이 형성된 제3 절연막을 더 포함한다.In the above description, a flash memory device according to an embodiment of the present invention may include a first insulating layer in which a first contact hole is formed and a region in which first and second conductive pads are formed. A second insulating film having first and second pad holes formed therein and a third insulating film having first and second pad contact holes defining regions in which the first and second pad contact plugs are formed.
상기에서, 제2 콘택 플러그는 상기 제1, 제2 및 제3 절연막을 관통하는 제2 콘택홀의 내부에 형성된다.In the above, the second contact plug is formed in the second contact hole penetrating the first, second and third insulating layers.
상기에서, 제1 콘택홀, 상기 제2 콘택홀, 상기 제1 패드 콘택홀 및 상기 제2 패드 콘택홀 중 적어도 어느 하나의 측벽에 스페이서를 더 포함한다.The spacer may further include a spacer on at least one sidewall of the first contact hole, the second contact hole, the first pad contact hole, and the second pad contact hole.
상기에서, 스페이서는 상기 제1, 제2 및 제3 절연막과 식각 선택비가 다른 물질로 형성된다.The spacer may be formed of a material having an etch selectivity different from that of the first, second and third insulating layers.
스페이서는 질화물 계열의 물질로 형성된다.The spacer is formed of a nitride based material.
상기에서, 제1 및 제2 콘택 플러그들은 게이트 패턴 사이의 반도체 기판 상에 형성된 드레인 접합 영역에 연결된다.In the above, the first and second contact plugs are connected to the drain junction region formed on the semiconductor substrate between the gate patterns.
상기에서, 제1 콘택 플러그와 제1 및 제2 도전성 패드는 분리형으로 형성되거나 또는 일체형으로 형성된다.In the above, the first contact plug and the first and second conductive pads are formed separately or integrally.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 플래시 메모리 소자의 제조방법은 게이트 패턴들 사이에 접합 영역들이 형성되고, 게이트 패턴들을 덮는 제1 절연막이 형성된 반도체 기판이 제공되는 단계, 접합 영역들 중 이븐 또는 오드 그룹에 속하는 제1 접합 영역들과 각각 연결된 제1 콘택 플러그를 제1 절연막의 내부에 형성하는 단계, 제1 콘택 플러그 및 제1 절연막 상에 제1 콘택 플러그와 각각 연결된 제1 및 제2 도전성 패드를 포함하는 제2 절연막을 형성하는 단계, 제1 및 제2 도전성 패드 및 제2 절연막 상에 제3 절연막을 형성하는 단계, 접합 영역들 중 나머지 그룹에 속하는 제2 접합 영역들과 각각 연결되어 제1 콘택 플러그와 교호적으로 배치된 제2 콘택 플러그를 제1, 제2 및 제3 절연막의 내부에 형성하면서 제1 및 제2 도전성 패드의 연장된 가장자리에 연결된 제1 및 제2 패드 콘택 플러그를 제3 절연막의 내부에 형성하는 단계, 및 제1 및 제2 패드 콘택 플러그와 각각 연결되며 게이트 패턴과 교차하는 제1 비트 라인과, 제2 콘택 플러그와 연결되며 제1 비트 라인과 교호적으로 배치되는 제2 비트 라인을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a flash memory device according to a first exemplary embodiment of the present invention includes providing a semiconductor substrate on which junction regions are formed between gate patterns and a first insulating layer covering the gate patterns. Forming first contact plugs connected to the first bonding regions belonging to the group, respectively, in the first insulating layer; first and second conductive pads respectively connected to the first contact plugs on the first contact plug and the first insulating layer Forming a second insulating film including a second insulating film including a second insulating film on the first and second conductive pads and the second insulating film, and being connected to second bonding regions belonging to a remaining group of the bonding areas, respectively, A second contact plug alternately disposed with the first contact plug is formed inside the first, second and third insulating films and connected to the extended edges of the first and second conductive pads. Forming first and second pad contact plugs inside the third insulating layer, and first bit lines connected to the first and second pad contact plugs and intersecting the gate pattern, and second contact plugs, respectively. Forming a second bit line disposed alternately with the first bit line.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 플래시 메모리 소자의 제조방법은 게이트 패턴들 사이에 접합 영역들이 형성된 반도체 기판이 제공되는 단계, 반도체 기판 상에 제1 및 제2 절연막을 순차적으로 형성하는 단계, 접합 영역들 중 이븐 또는 오드 그룹에 속하는 제1 접합 영역들에 대응되는 제1 절연막을 노출시키는 제1 및 제2 패드홀을 형성하는 단계, 노출된 제1 절연막을 관통하여 제1 접합 영역들을 노출시키는 제1 콘택홀을 형성하는 단계, 제1 콘택홀의 내부에 제1 콘택 플러그를 형성하면서 제1 및 제2 패드홀의 내부에 각각 제1 및 제2 도전성 패드를 형성하는 단계, 제1 및 제2 도전성 패드 상에 제3 절연막을 형성하는 단계, 접합 영역들 중 나머지 그룹에 속하는 제2 접합 영역들과 연결되어 제1 콘택 플러그와 교호적으로 배치된 제2 콘택 플러그를 제1, 제2 및 제3 절연막의 내부에 형성하면서 제1 및 제2 도전성 패드의 연장된 가장자리에 연결된 제1 및 제2 패드 콘택 플러그를 제3 절연막의 내부에 형성하는 단계, 및 제1 및 제2 패드 콘택 플러그와 각각 연결되며 게이트 패턴과 교차하는 제1 비트 라인과, 제2 콘택 플러그와 연결되며 제1 비트 라인과 교호적으로 배치되는 제2 비트 라인을 형성하는 단계를 포함한다.In the method of manufacturing a flash memory device according to the second embodiment of the present invention, a semiconductor substrate having junction regions formed between gate patterns is provided, sequentially forming first and second insulating films on the semiconductor substrate, and bonding. Forming first and second pad holes exposing a first insulating layer corresponding to the first bonding regions belonging to the even or odd group among the regions, and exposing the first bonding regions through the exposed first insulating layer. Forming a first contact hole, forming first and second conductive pads in the first and second pad holes, respectively, forming a first contact plug in the first contact hole, and first and second conductivity Forming a third insulating film on the pad, and connecting the second contact plugs alternately disposed with the first contact plugs to be connected to the second bonding regions belonging to the remaining group of the bonding regions. Forming first and second pad contact plugs inside the third insulating film, the first and second pad contact plugs being formed inside the third insulating film and connected to the extended edges of the first and second conductive pads, and the first and second pad contact plugs; Forming a first bit line connected to each other and crossing the gate pattern, and a second bit line connected to the second contact plug and disposed alternately with the first bit line.
상기에서, 게이트 패턴은 드레인 셀렉트 라인으로 형성된다.In the above, the gate pattern is formed of a drain select line.
상기에서, 제1 및 제2 도전성 패드들은 교대로 형성되며, 서로 대향되는 방향으로 연장된다.In the above, the first and second conductive pads are alternately formed, and extend in directions opposite to each other.
상기에서, 제1 및 제2 도전성 패드들은 게이트 패턴과 교차하여 워드 라인 상부까지 연장되어 형성된다.In the above, the first and second conductive pads extend to the upper part of the word line by crossing the gate pattern.
상기에서, 제1 콘택 플러그와 연결된 제1 및 제2 도전성 패드의 폭보다 제1 및 제2 패드 콘택 플러그와 연결된 제1 및 제2 도전성 패드의 폭이 더 넓게 형성된다.In the above, the width of the first and second conductive pads connected with the first and second pad contact plugs is wider than the width of the first and second conductive pads connected with the first contact plug.
상기에서, 제2 콘택 플러그의 높이는 상기 제1 콘택 플러그의 높이와 상기 제1 및 제2 도전성 패드의 높이 및 상기 제1 및 제2 패드 콘택 플러그의 높이를 합한 것과 동일하게 형성된다.In the above, the height of the second contact plug is formed to be equal to the sum of the height of the first contact plug, the height of the first and second conductive pads, and the height of the first and second pad contact plugs.
상기 제1 실시 예에 따른 플래시 메모리 소자의 제조 방법에서, 제1 콘택 플러그 형성 전, 제1 절연막의 내부에 제1 콘택 플러그가 형성될 영역을 정의하는 제1 콘택홀을 형성하는 단계, 및 제1 콘택홀의 측벽에 제1 스페이서를 형성하는 단계를 더 포함한다.In the method of manufacturing a flash memory device according to the first embodiment, before forming the first contact plug, forming a first contact hole defining a region in which the first contact plug is to be formed in the first insulating plug, and The method may further include forming a first spacer on sidewalls of the first contact hole.
상기 제1 실시 예에 따른 플래시 메모리 소자의 제조방법에서, 제2 콘택 플러그 형성 전, 제1, 제2 및 제3 절연막의 내부에 제2 콘택 플러그가 형성될 영역을 정의하는 제2 콘택홀을 형성하면서, 제3 절연막의 내부에 제1 및 제2 패드 콘택홀이 형성될 영역을 정의하는 제1 및 제2 패드 콘택홀을 형성하는 단계, 및 제2 콘택홀과 제1 및 제2 패드 콘택홀의 측벽에 제2 스페이서를 형성하는 단계를 더 포함한 다.In the method of manufacturing a flash memory device according to the first embodiment, before forming the second contact plug, a second contact hole defining a region in which the second contact plug is to be formed is formed in the first, second, and third insulating layers. Forming first and second pad contact holes in the third insulating layer to define regions in which the first and second pad contact holes are to be formed, and forming the second contact holes and the first and second pad contacts. And forming a second spacer on the sidewall of the hole.
상기 제2 실시 예에 따른 플래시 메모리 소자의 제조방법에서, 제1 콘택 플러그 형성 전, 제1 콘택홀 및 제1 및 제2 패드홀의 측벽에 제1 스페이서를 형성하는 단계를 더 포함한다.In the method of manufacturing a flash memory device according to the second embodiment, the method may further include forming a first spacer on sidewalls of the first contact hole and the first and second pad holes before forming the first contact plug.
상기 제2 실시 예에 따른 플래시 메모리 소자의 제조방법에서, 제2 콘택 플러그 형성 전, 제1, 제2 및 제3 절연막의 내부에 제2 콘택 플러그가 형성될 영역을 정의하는 제2 콘택홀을 형성하면서, 제3 절연막의 내부에 제1 및 제2 패드 콘택홀이 형성될 영역을 정의하는 제1 및 제2 패드 콘택홀을 형성하는 단계, 및 제2 콘택홀과 제1 및 제2 패드 콘택홀의 측벽에 제2 스페이서를 형성하는 단계를 더 포함한다.In the method of manufacturing a flash memory device according to the second embodiment, before forming the second contact plug, a second contact hole defining a region in which the second contact plug is to be formed is formed in the first, second, and third insulating layers. Forming first and second pad contact holes in the third insulating layer to define regions in which the first and second pad contact holes are to be formed, and forming the second contact holes and the first and second pad contacts. And forming a second spacer on the sidewall of the hole.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.The present invention has the following effects.
첫째, 콘택홀 형성 시 식각해야 할 층간 절연막의 높이를 최대한 낮추어 콘택 식각 마진을 증가시키고, 콘택홀의 종횡비 감소에 의해 콘택 플러그의 매립 특성을 향상시켜 콘택 플러그의 보이드(void)를 방지할 수 있다.First, it is possible to increase the contact etching margin by lowering the height of the interlayer insulating layer to be etched when forming the contact hole as much as possible, and to improve the buried characteristic of the contact plug by reducing the aspect ratio of the contact hole.
둘째, 콘택 플러그 형성 시 콘택 플러그들 중 이븐(even) 또는 오드(odd) 그룹에 속하는 콘택 플러그들을 형성한 후 패드 콘택 플러그를 형성한 다음 콘택 플러그들 중 나머지 그룹에 속하는 콘택 플러그들을 형성하는 콘택 형성 스킴(scheme)을 적용하여, 서로 다른 높이의 콘택 플러그를 교호적으로 배치하여 콘 택홀의 바텀 선폭을 충분히 확보하면서도 보우잉(Bowing)에 의한 인접한 콘택 플러그 간 브릿지(Bridge)를 방지할 수 있다.Second, when forming a contact plug, contact formation is performed by forming contact plugs belonging to an even or odd group of contact plugs, forming a pad contact plug, and then forming contact plugs belonging to the remaining group of contact plugs. By applying a scheme, contact plugs having different heights may be alternately disposed to sufficiently secure the bottom line width of the contact hole while preventing bridges between adjacent contact plugs due to bowing.
셋째, 비트 라인과 접합 영역을 접속시키기 위한 콘택 구조를 콘택 플러그 및 패드 콘택 플러그로 분할하여 형성하되, 콘택 플러그들 중 이븐 또는 오드 그룹에 속하는 콘택 플러그들과 연결되는 도전성 패드를 엇갈리게 교대로 형성하여 콘택 플러그들 중 나머지 그룹에 속하는 콘택 플러그들과 패드 콘택 플러그 간의 거리를 멀리 형성함으로써, 인접한 콘택 플러그 간 브릿지를 방지할 수 있다.Third, a contact structure for connecting the bit line and the junction region is formed by dividing the contact plug and the pad contact plug, and alternately forming conductive pads connected to contact plugs belonging to an even or odd group among the contact plugs alternately. By forming a distance between the contact plugs belonging to the other group of the contact plugs and the pad contact plug, a bridge between adjacent contact plugs can be prevented.
넷째, 콘택홀의 측벽에 스페이서를 더 형성하여 층간 절연막 증착 시 발생되는 보이드 또는 디펙(Defect)에 의한 콘택 플러그 간 브릿지를 방지할 수 있다.Fourth, spacers may be further formed on the sidewalls of the contact holes to prevent bridges between contact plugs due to voids or defects generated during the deposition of the interlayer insulating film.
다섯째, 비트 라인이 콘택홀을 일대일 공유하지만 비트 라인과 이웃한 콘택 플러그가 멀리 떨어져 존재하므로 비트 라인과 콘택 플러그 간의 브릿지 발생 방지 측면에서 유리하다. Fifth, since bit lines share contact holes one-to-one, but bit lines and neighboring contact plugs are far apart, it is advantageous in terms of preventing bridges between bit lines and contact plugs.
여섯째, 인접한 콘택 플러그 간 브릿지를 방지하면서도 상대적으로 종횡비가 큰 콘택홀의 바텀 선폭을 확보하므로 콘택홀 하부의 접합 영역이 전기적으로 낫 오픈(Not Open)되는 불량을 방지할 수 있다.Sixth, since the bottom line width of the contact hole having a relatively high aspect ratio is secured while preventing bridges between adjacent contact plugs, it is possible to prevent a defect in which the junction area under the contact hole is electrically better open.
일곱째, 상기한 바에 의해 소자의 불량을 줄여 수율을 향상시킬 수 있다.Seventh, it is possible to improve the yield by reducing the defect of the device as described above.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서 로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be embodied in various other forms, and only the present embodiments are provided to those skilled in the art to complete the present disclosure. It is provided to fully inform the category.
본 발명의 실시 예에 따른 플래시 메모리 소자는 다수의 셀 어레이를 포함한다. 다수의 셀 어레이는 다수의 셀 스트링을 포함한다. 각각의 셀 스트링은 직렬로 연결된 소오스 셀렉트 트랜지스터, 다수의 메모리 셀 및 드레인 셀렉트 트랜지스터를 포함한다. 소오스 셀렉트 트랜지스터의 소오스는 공통 소오스 라인에 접속되고, 드레인 셀렉트 트랜지스터의 드레인은 비트 라인에 접속된다. 소오스 셀렉트 트랜지스터들의 게이트가 연결되어 소오스 셀렉트 라인이 되고, 드레인 셀렉트 트랜지스터들의 게이트가 연결되어 드레인 셀렉트 라인이 되며, 메모리 셀들의 게이트가 연결되어 워드 라인이 된다. 워드 라인은 드레인 셀렉트 라인과 소오스 셀렉트 라인 사이에 형성되며, 비트 라인은 워드 라인과 교차되게 형성된다.Flash memory device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of cell array. Multiple cell arrays include multiple cell strings. Each cell string includes a source select transistor, a plurality of memory cells, and a drain select transistor connected in series. The source of the source select transistor is connected to the common source line, and the drain of the drain select transistor is connected to the bit line. Gates of the source select transistors are connected to become source select lines, and gates of the drain select transistors are connected to become drain select lines, and gates of memory cells are connected to become word lines. The word line is formed between the drain select line and the source select line, and the bit line is formed to cross the word line.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플래시 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서대로 도시한 레이 아웃도들이고, 도 2a 내지 도 2f는 도 1a 내지 도 1f의 선 A-A'로 절취한 상태의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서대로 도시한 공정 단면도들이고, 도 3a 내지 도 3f는 도 1a 내지 도 1f의 선 B-B'로 절취한 상태의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서대로 도시한 공정 단면도들이며, 도 4a 내지 도 4f는 도 1a 내지 도 1f의 선 C-C'로 절취한 상태의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서대로 도시한 공정 단면도들이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소를 나타낸다.1A to 1F are layout views showing process steps in order to explain a method of manufacturing a flash memory device according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2A to 2F are lines A- of FIGS. 1A to 1F. In order to explain the manufacturing method of the state cut | disconnected by A ', it is process sectional drawing shown in process order, and FIG. 3A-FIG. 3F are the manufacturing methods of the state cut | disconnected by the line B-B' of FIG. 4A to 4F are cross-sectional views of the process sequence, and FIGS. 4A to 4F are cross-sectional views of the process sequence in order to explain the manufacturing method of the state taken along the line C-C 'of FIGS. 1A to 1F. Like numbers refer to like elements throughout the specification.
도 1a, 도 2a, 도 3a 및 도 4a를 참조하면, 게이트 패턴(112)들 및 접합 영역(101a, 101b)들이 형성된 반도체 기판(100)이 제공된다. 게이트 패턴(112)은 터널 절연막(102), 플로팅 게이트(104), 유전체막(106) 및 컨트롤 게이트(108)가 순차적으로 적층된 구조로 형성되며, 컨트롤 게이트(108) 상부에는 하드 마스크막(110)이 더 적층될 수 있다. 게이트 패턴(112) 중 서로 다른 스트링에 형성된 셀의 컨트롤 게이트(108)는 연결되어 워드 라인, 소오스 셀렉트 라인 또는 드레인 셀렉트 라인이 된다. 도면에 도시된 게이트 패턴(112)은 컨트롤 게이트(108)가 연결되어 드레인 셀렉트 라인(DSL) 및 워드 라인(WL)이 된 부분이다. 게이트 패턴(112) 중 드레인 셀렉트 라인(DSL) 및 소오스 셀렉트 라인에 포함된 유전체막(106)은 플로팅 게이트(104)를 노출시키는 콘택홀을 포함하고 있어서, 드레인 셀렉트 라인(DSL) 및 소오스 셀렉트 라인에서는 콘택홀을 통해 플로팅 게이트(104)와 컨트롤 게이트(108)가 전기적으로 연결된다.1A, 2A, 3A, and 4A, a
접합 영역(101a, 101b)들은 게이트 패턴(112)을 마스크로 반도체 기판(100)에 이온을 주입하여 형성한다. 이러한 접합 영역(101a, 101b)들은 소자 분리막(114)에 의해 격리된다. 또한, 접합 영역(101a, 101b)들은 드레인 셀렉트 라인(DSL) 사이에 형성된 드레인 영역(101a), 소오스 셀렉트 라인 사이에 형성된 소오스 영역 및 워드 라인 사이에 형성된 셀 접합 영역(101b)들을 포함한다.The
게이트 패턴(112)들을 포함한 반도체 기판(100) 상에는 SAC(Self Align Contact) 질화막으로 불리우는 제1 식각 정지막(116) 및 제1 층간 절연막(118)이 형성된다. 제1 층간 절연막(118)은 산화물 계열의 물질로 형성된다.On the
이하, 콘택홀(120a 또는 120b)들 중 이븐(even) 또는 오드(odd) 그룹에 속하는 제1 콘택홀(120a)들 형성 과정의 일례를 상세히 설명한다. 먼저, 게이트 패턴(112)들과 접합 영역(101a, 101b)들이 형성된 반도체 기판(100) 상에 제1 식각 정지막(116) 및 제1 층간 절연막(118)을 형성한다. 이때, 제1 층간 절연막(118)은 후속의 콘택 식각 마진(Contact Etch Margin)을 증가시키기 위하여 높이를 최대한 낮추어 형성하는 것이 바람직하다.Hereinafter, an example of a process of forming the
제1 층간 절연막(118) 상부에는 드레인 영역(101a)들 중 이븐 또는 오드 그룹에 속하는 제1 드레인 영역(101a)들에 대응되는 제1 층간 절연막(118)을 노출시키는 드레인 콘택 마스크 패턴(미도시)을 형성한다. 그런 다음, 드레인 콘택 마스크 패턴을 마스크로 사용하여 노출된 제1 층간 절연막(118) 및 그 하부의 제1 식각 정지막(116)을 식각한다. 제1 층간 절연막(118) 및 제1 식각 정지막(116)이 제거된 부분에는 드레인 영역(101a)들 중 이븐 또는 오드 그룹에 속하는 제1 드레인 영역(101a)들을 노출시키는 콘택홀들 중 이븐 또는 오드 그룹에 속하는 제1 콘택홀(120a)들이 형성된다. 제1 콘택홀(120a)들은 후속 공정에서 형성될 제1 콘택 플러그의 형성 영역을 정의한다. 이러한 제1 콘택홀(120a)들을 형성할 때, 식각해야할 제1 층간 절연막(118)의 두께가 낮기 때문에 보우잉(Bowing) 현상이 발생되지 않는다. 이후, 스트립 공정 및 세정 공정을 통해 드레인 콘택 마스크 패턴을 제거한다.A drain contact mask pattern (not shown) is formed on the first
이어서, 제1 콘택홀(120a)들의 측벽에 제1 스페이서(122)를 형성한다. 제1 스페이서(122)는 제1 콘택홀(120a)들의 일부가 채워지도록 라이너 형태의 절연막 (미도시)을 증착한 후 스페이서 식각 공정으로 절연막을 식각하여 형성한다. 이로써, 절연막의 수평부가 제거되고, 수평부에 비해 두껍게 형성된 수직부가 제1 콘택홀(120a)의 측벽에 잔류되어 제1 스페이서(122)가 형성된다. 제1 스페이서(122)는 제1 층간 절연막(118)과 서로 다른 식각 선택비를 갖는 물질로 형성한다. 바람직하게, 제1 스페이서(122)는 질화물 계열의 물질, 예컨대 실리콘 질화막(Si3N4) 또는 실리콘 산화질화막(SiON)으로 형성할 수 있다.Subsequently,
통상적으로, 제1 층간 절연막(118) 형성 시에는 증착 과정에서 디펙(Defect) 및/또는 보이드(void)가 발생될 수 있다. 이러한 디펙 물질은 세정 공정 시 제거되어 후속한 콘택 플러그(미도시) 형성 후 홀과 홀의 중간에 랜덤(Random)한 브릿지(Bridge)를 발생시키는 원인으로 작용한다. 또한, 보이드는 세정 공정 후 홀과 홀을 연결시켜 브릿지를 발생시킨다. 하지만, 본 발명에서와 같이 콘택홀들 중 이븐 또는 오드 그룹에 속하는 제1 콘택홀(120a)의 측벽에 제1 스페이서(122)를 형성하면 홀과 홀 간의 브릿지 발생을 방지할 수 있다. 더욱이, 콘택 플러그용 도전막 증착 전 세정 공정 시 제1 층간 절연막(118)의 과다 식각으로 인한 제1 층간 절연막(118)의 측벽 손실(loss)을 방지하여 드레인 셀렉트 라인(DSL)들 간에 브릿지도 방지할 수 있다.Typically, when the first
도 1b, 도 2b, 도 3b 및 도 4b를 참조하면, 제1 콘택홀(120a)들 내부에 콘택 플러그들 중 이븐 또는 오드 그룹에 속하는 제1 콘택 플러그(124a)들이 형성된다. 제1 콘택 플러그(124a)들은 게이트 패턴(예를 들어, 드레인 셀렉트 라 인(DSL))(112)들 사이의 접합 영역(101a)들 상에 형성된다. 이하, 제1 콘택 플러그(124a)들 형성 과정의 일례를 상세히 설명한다. 먼저, 제1 콘택홀(120a)들이 채워지도록 제1 콘택홀(120a)들을 포함한 제1 스페이서(122) 및 제1 층간 절연막(118) 상에 도전막(미도시)을 형성한다. 도전막은 폴리실리콘 또는 텅스텐 등으로 형성할 수 있다. 이후, 제1 층간 절연막(118)이 노출되도록 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정을 실시하여 제1 콘택홀(120a)들 내부에 각각 콘택 플러그들 중 이븐 또는 오드 그룹에 속하는 제1 콘택 플러그(124a)들을 형성한다.1B, 2B, 3B, and 4B, first contact plugs 124a belonging to an even or odd group of contact plugs are formed in the
도 1c, 도 2c, 도 3c 및 도 4c를 참조하면, 교대로 배치되어 제1 콘택 플러그(124a)들에 연결된 제1 도전성 패드(130a)와 제2 도전성 패드(130b)를 포함하는 제2 층간 절연막(126)이 형성된다.1C, 2C, 3C, and 4C, a second interlayer including alternately disposed first
보다 상세히 설명하면, 제1 콘택 플러그(124a)들 및 제1 층간 절연막(118) 상에 제2 층간 절연막(126)을 형성한다. 제2 층간 절연막(126)은 산화물 계열의 물질로 형성한다. 제2 층간 절연막(126)은 후속의 콘택 식각 마진을 증가시키기 위하여 높이를 최대한 낮추어 형성하는 것이 바람직하다. 이후, 제2 층간 절연막(126) 상에는 제1 및 제2 도전성 패드(130a, 130b)가 형성될 영역을 정의하는 패드 마스크 패턴(미도시)을 형성한다.In more detail, the second
그런 다음, 패드 마스크 패턴을 마스크로 사용하여 노출된 제2 층간 절연막(126)을 식각 공정으로 제거한다. 이로써, 제2 층간 절연막(126)이 제거된 부분에는 제1 콘택 플러그(124a)를 노출시키며 교대로 배치된 제1 패드홀(128a)들과, 제2 패드홀(128b)들이 형성된다. 즉, 제1 및 제2 패드홀(128a, 128b)들은 제1 콘택 플러그(124a)로부터 드레인 셀렉트 라인(DSL)쪽으로 워드 라인(WL) 상부까지 연장되어 형성될 수 있다. 이러한 제1 및 제2 패드홀(128a, 128b)들 각각은 후속 공정에서 형성될 제1 및 제2 도전성 패드가 형성될 영역을 정의한다. Then, the exposed second
제1 및 제2 패드홀(128a, 128b)들은 서로 연결되지 않도록 하기 위해 제1 콘택 플러그(124a)를 기준으로 반대되는 방향으로 각각 연장되어 형성된다. 즉, 제1 패드홀(128a)들은 제1 콘택 플러그(124a)를 기준으로 일측 방향으로 연장되고, 제2 패드홀(128b)들은 제1 콘택 플러그(124a)를 기준으로 타측 방향으로 연장된다. 이후, 스트립 공정 및 세정 공정을 통해 남은 패드 마스크 패턴을 제거한다.The first and
한편, 제2 층간 절연막(126)을 제거하기 위한 식각 공정 시, 제1 층간 절연막(118)이 제거되어 게이트 패턴(112)이 손상되는 것을 방지하기 위해 제1 층간 절연막(118)과 제2 층간 절연막(126) 사이에는 제2 층간 절연막(126)과 식각 선택비가 다른 제2 식각 정지막(미도시)이 더 형성될 수 있다. 제2 식각 정지막 형성 시 제1 및 제2 패드홀(128a, 128b)들은 제2 식각 정지막을 관통하여 형성된다.Meanwhile, during the etching process for removing the second
이어서, 제1 및 제2 패드홀(128a, 128b)들이 채워지도록 제1 및 제2 패드홀(128a, 128b)들을 포함한 제2 층간 절연막(126) 상에 도전막(미도시)을 형성한다. 도전막은 텅스텐 등으로 형성할 수 있다. 이후, 제2 층간 절연막(126)이 노출되도록 CMP 공정을 실시하여 제1 및 제2 패드홀(128a, 128b)들 내부에 각각 제1 및 제2 도전성 패드(130a, 130b)들을 형성한다.Subsequently, a conductive film (not shown) is formed on the second
그 결과, 제1 도전성 패드(130a)들은 제1 콘택 플러그(124a)에 연결되어 일 측 방향의 드레인 셀렉트 라인(DSL)과 교차하도록 형성되고, 제2 도전성 패드(130b)들은 제1 콘택 플러그(124a)에 연결되어 타측 방향의 드레인 셀렉트 라인(DSL)과 교차하도록 형성된다. 이처럼, 제1 및 제2 도전성 패드(130a, 130b)들은 교대로 배치되며 서로 대향되는 방향으로 연장된다. 제1 및 제2 도전성 패드(130a, 130b)들은 제1 콘택 플러그(124a)로부터 드레인 셀렉트 라인(DSL)쪽으로 워드 라인(WL) 상부까지 연장되어 형성될 수 있다.As a result, the first
공정의 안정성을 위해 후속 공정에서 형성되는 제1 및 제2 패드 콘택 플러그와 연결될 제1 및 제2 도전성 패드(130a, 130b)들의 폭(W2)은 제1 콘택 플러그(124a)와 연결된 제1 및 제2 도전성 패드(130a, 130b)들의 폭(W1)보다 넓게 형성된다.For the stability of the process, the width W2 of the first and second
도 1d, 도 2d, 도 3d 및 도 4d를 참조하면, 제1 내지 제3 층간 절연막(118, 126, 132) 내부에는 제1 콘택홀(120a)들 사이에 드레인 영역(101a)들 중 나머지 그룹에 속하는 제2 드레인 영역(101a)들을 노출시키는 제2 콘택홀(120b)들이 형성된다. 또한, 제3 층간 절연막(132) 내부에는 제1 및 제2 도전성 패드(130a, 130b)들의 단부(즉, 연장된 부분)를 노출시키는 제1 및 제2 패드 콘택홀(134a, 134b)들이 형성된다. 이하, 제2 콘택홀(120b)들과 제1 및 제2 패드 콘택홀(134a, 134b)들을 포함하는 제3 층간 절연막(132)의 형성 방법을 상세히 설명한다.1D, 2D, 3D, and 4D, the remaining group of
먼저, 제1 및 제2 도전성 패드(130a, 130b)들을 포함한 제2 층간 절연막(126) 상에 제3 층간 절연막(132)을 형성한다. 제3 층간 절연막(132)은 산화물 계열의 물질로 형성한다. 제3 층간 절연막(132)은 후속의 콘택 식각 마진을 증가시 키기 위하여 높이를 최대한 낮추어 형성하는 것이 바람직하다. 이후, 제3 층간 절연막(132) 상부에는 제2 콘택홀(120b)들과 제1 및 제2 패드 콘택홀(134a, 134b)들이 형성될 영역을 정의하는 드레인 패드 콘택 마스크 패턴(미도시)이 형성된다. First, a third
그런 다음, 드레인 패드 콘택 마스크 패턴을 마스크로 사용하여 노출된 절연막들을 식각한다. 제2 콘택홀(120b)은 노출된 제3 층간 절연막(132)과 그 하부의 제2 및 제1 층간 절연막(126, 118)을 식각함으로써 형성되고, 제1 및 제2 패드 콘택홀(134a, 134b)은 노출된 제3 층간 절연막(132)만을 식각함으로써 형성된다. 그 결과, 제2 콘택홀(120b)을 통해 드레인 영역(101a)들 중 나머지 그룹에 속하는 제2 드레인 영역(101a)들이 노출된다. 제2 콘택홀(120b)들은 낫 오픈(Not Open) 불량을 방지하기 위하여 바텀(Bottom) 선폭(Critical Dimension; CD)이 충분히 확보할 수 있도록 형성된다. 그리고, 제1 및 제2 패드 콘택홀(134a, 134b)들을 통해 제1 및 제2 도전성 패드(130a, 130b)들의 단부가 노출된다. 제1 및 제2 패드 콘택홀(134a, 134b)들 각각은 후속 공정에서 형성될 제1 및 제2 패드 콘택 플러그가 형성될 영역을 정의한다. 그리고 제2 콘택홀(120b)은 후속 공정에서 형성될 제2 콘택 플러그가 형성될 영역을 정의한다.Then, the exposed insulating layers are etched using the drain pad contact mask pattern as a mask. The
도면에 도시하지는 않았으나, 제2 콘택홀(120b)들을 형성할 때 식각해야할 제1 내지 제3 층간 절연막(118, 126, 132)의 두께가 너무 두꺼워 제2 콘택홀(120b)의 중간 깊이에서는 콘택홀의 폭이 넓어지는 보우잉(Bowing) 현상이 발생된다. 하지만, 본 발명에서는 제1 내지 제3 층간 절연막(118, 126, 132)의 높이를 최대한 낮추어 형성하므로 제2 콘택홀(120b)의 보우잉 현상을 종래에 비해 완화시킬 수 있 을 뿐만 아니라 종횡비(Aspect Ratio)도 감소시킬 수 있다.Although not shown in the drawing, the thicknesses of the first to third
제1 및 제2 패드 콘택홀(134a, 134b)들은 이후에 형성될 제2 콘택 플러그와 패드 콘택 플러그 간의 보우잉에 의한 브릿지 발생을 억제하기 위하여 제2 콘택홀(120b)과 최대한 먼 거리에 형성된다. 즉, 제1 및 제2 패드 콘택홀(134a, 134b)들은 제1 콘택 플러그(124a)와 멀리 떨어진 제1 및 제2 도전성 패드(130a, 130b)들의 단부 상에 형성된다. 이 경우, 제1 및 제2 패드 콘택홀(134a, 134b)들 형성 시 정렬 마진(Align Margin)을 확보할 수 있는 장점이 있다. 이후, 스트립 공정 및 세정 공정을 통해 드레인 패드 콘택 마스크 패턴을 제거한다.The first and second
이어서, 제2 콘택홀(120b)들과 제1 및 제2 패드 콘택홀(134a, 134b)들의 측벽에 제2 스페이서(136)를 형성한다. 제2 스페이서(136)는 제2 콘택홀(120b)과 제1 및 제2 패드 콘택홀(134a, 134b)들의 일부가 채워지도록 라이너 형태의 절연막(미도시)을 증착한 후 스페이서 식각 공정으로 절연막을 식각하여 형성한다. 이로써, 절연막의 수평부가 제거되고, 수평부에 비해 두껍게 형성된 수직부가 제2 콘택홀(120b)들과 제1 및 제2 패드 콘택홀(134a, 134b)들의 측벽에 잔류되어 제2 스페이서(136)가 형성된다. 제2 스페이서(136)는 제1 내지 제3 층간 절연막(118, 126, 132)과 서로 다른 식각 선택비를 갖는 물질로 형성한다. 바람직하게, 제2 스페이서(136)는 질화물 계열의 물질, 예컨대 실리콘 질화막(Si3N4) 또는 실리콘 산화질화막(SiON)으로 형성할 수 있다.Subsequently,
앞서 상술한 제1 스페이서(122)와 같이 제2 스페이서(136) 또한 제1, 제2 및 제3 층간 절연막(118, 126, 132)의 증착 과정에서 발생된 보이드 및 디펙에 의한 홀과 홀 간의 브릿지 발생을 방지하고, 후속한 습식 세정 과정에서 식각 장벽층의 역할을 수행한다.Like the
도 1e, 도 2e, 도 3e 및 도 4e를 참조하면, 제2 콘택홀(120b) 내부에 콘택 플러그들 중 나머지 그룹에 속하는 제2 콘택 플러그(124b)가 형성되고, 제1 및 제2 패드 콘택홀(134a, 134b)들 내부에 제1 및 제2 패드 콘택 플러그(138a, 138b)들이 각각 형성된다. 제2 콘택 플러그(124b)들은 게이트 패턴(예를 들어, 드레인 셀렉트 라인(DSL))(112)들 사이의 접합 영역(101a) 상에 형성된다. 이하, 제2 콘택 플러그(124b)들과 제1 및 제2 패드 콘택 플러그(138a, 138b)들의 형성 방법을 상세히 설명한다.1E, 2E, 3E, and 4E, a
먼저, 제2 콘택홀(120b)들과 제1 및 제2 패드 콘택홀(134a, 134b)들이 채워지도록 제2 콘택홀(120b)들과 제1 및 제2 패드 콘택홀(134a, 134b)들을 포함한 제3 층간 절연막(132) 상에 도전막(미도시)을 형성한다. 도전막은 폴리실리콘 또는 텅스텐 등으로 형성할 수 있다.First, the second contact holes 120b and the first and second
이후, 제3 층간 절연막(132)이 노출되도록 CMP 공정을 실시하여 제2 콘택홀(120b)들 내부에 제2 콘택 플러그(124b)들을 형성한다. 여기서, 제2 콘택 플러그(124b)의 높이(h4)는 제1 콘택 플러그(124a)의 높이(h1)와 제1 및 제2 도전성 패드(130a, 130b)의 높이(h2) 및 제3 층간 절연막(132)의 높이(h3)를 합한 것과 동일하다. 그 결과 제2 콘택 플러그(124b)의 높이(h4)는 제1 콘택 플러그(124a)의 높이(h1)보다 높게 형성된다. 또한, 제2 콘택 플러그(124b)들은 제1 콘택 플러 그(124a)들과 서로 다른 높이를 가지고 교호적으로 배치된다. 또한 제3 층간 절연막(132)이 노출되도록 CMP 공정을 실시하면, 제1 및 제2 패드 콘택홀(134a, 134b)들 내부에 제1 및 제2 패드 콘택 플러그(138a, 138b)들이 형성된다. 제1 패드 콘택 플러그(138a)들 및 제2 패드 콘택 플러그(138b)들은 제1 콘택 플러그(124a)에 교대로 연결되며 서로 대향되는 방향을 향하도록 형성된다. 즉, 제1 패드 콘택 플러그(138a)들은 제1 콘택 플러그(124a)를 기준으로 일측 방향을 향하도록 형성되고, 제2 패드 콘택 플러그(138b)는 제1 콘택 플러그(124a)를 기준으로 타측 방향을 향하도록 형성된다.Thereafter, a CMP process is performed to expose the third
본 발명에서 제2 콘택홀(120b)은 종횡비가 감소되어 형성되므로 제2 콘택 플러그(124b) 형성 시 콘택홀의 매립 특성을 향상시켜 보이드 없이 제2 콘택 플러그(124b)를 형성할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 제2 콘택 플러그(124b)와 교호적으로 형성되는 제1 콘택 플러그(124a)의 높이가 서로 다르다. 이에 따라, 보우잉을 갖는 제2 콘택홀(120b) 내부에 제2 콘택 플러그(124b)가 형성되더라도 상대적으로 높이가 낮고 보우잉이 발생되지 않은 제1 콘택 플러그(124a)에 의해 인접한 제2 콘택 플러그(124b)와 제1 콘택 플러그(124a) 간 브릿지를 방지할 수 있다.In the present invention, since the
더욱이, 이후에 형성될 비트 라인과 접합 영역(101a)을 접속시키기 위한 콘택 구조를 제1 및 제2 콘택 플러그(124a, 124b)들과 제1 및 제2 패드 콘택 플러그(138a, 138b)들로 분할하여 형성하되, 제2 콘택 플러그(124b)와 제1 및 제2 패드 콘택 플러그(138a, 138b) 간의 거리를 멀리 형성함으로써, 인접한 제1 및 제2 콘택 플러그(124a, 124b) 간 브릿지를 방지할 수 있다.Furthermore, a contact structure for connecting the bit line and the
도 1f, 도 2f, 도 3f 및 도 4f를 참조하면, 제1 및 제2 패드 콘택 플러그(138a, 138b)들에 각각 연결되고, 드레인 셀렉트 라인(DSL)과 교차하여 이븐 또는 오드 그룹에 속하는 다수의 제1 비트 라인(140a)이 형성되고, 제2 콘택 플러그(124b)에 일대일로 연결되고, 드레인 셀렉트 라인(DSL)과 교차하여 비트 라인들 중 나머지 그룹에 속하는 다수의 제2 비트 라인(140b)이 형성된다. 이하, 제1 및 제2 비트 라인(140a, 140b)들의 형성 방법을 상세히 설명한다.1F, 2F, 3F, and 4F, a plurality of connected to first and second pad contact plugs 138a and 138b, respectively, belonging to an even or odd group crossing the drain select line DSL. First bit lines 140a of the plurality of second bit lines 140a are formed, are connected one-to-one to the second contact plugs 124b, and cross the drain select line DSL to belong to the remaining group of bit lines. ) Is formed. Hereinafter, a method of forming the first and second bit lines 140a and 140b will be described in detail.
먼저, 제2 콘택 플러그(124b)들과 제1 및 제2 패드 콘택 플러그(138a, 138b)들 상에 금속층(미도시)을 형성한다. 금속층은 비저항이 낮은 물질로 형성하며, 예를 들어 텅스텐 등이 이용된다. 이후, 금속층 상부에는 비트 라인이 형성될 영역을 덮는 비트 라인 마스크 패턴(미도시)이 형성된다. 그런 다음, 비트 라인 마스크 패턴을 마스크로 사용하여 노출된 금속층을 식각한다. 이 후, 스트립 공정 및 세정 공정을 통해 남은 비트 라인 마스크 패턴을 제거한다.First, a metal layer (not shown) is formed on the second contact plugs 124b and the first and second pad contact plugs 138a and 138b. The metal layer is formed of a material having a low specific resistance. For example, tungsten or the like is used. Thereafter, a bit line mask pattern (not shown) is formed on the metal layer to cover the region where the bit line is to be formed. The exposed metal layer is then etched using the bit line mask pattern as a mask. Thereafter, the remaining bit line mask pattern is removed through a strip process and a cleaning process.
금속층을 식각한 후 제1 및 제2 패드 콘택 플러그(138a, 138b)들에 각각 연결되고, 드레인 셀렉트 라인(DSL)과 교차하여 이븐 또는 오드 그룹에 속하는 다수의 제1 비트 라인(BL1)이 형성된다. 또한, 금속층을 식각한 후 제2 콘택 플러그(124b)에 연결되고, 드레인 셀렉트 라인(DSL)과 교차하여 이븐 또는 오드 그룹 중 나머지 그룹에 속하는 제2 비트 라인(BL2)이 형성된다. 그 결과, 제1 및 제2 비트 라인(BL1, BL2)은 교대로 배치된다. After etching the metal layer, a plurality of first bit lines BL1 connected to the first and second pad contact plugs 138a and 138b and crossing the drain select line DSL and belonging to the even or odd group are formed. do. In addition, the metal layer is etched and then connected to the
제1 및 제2 패드 콘택 플러그(138a, 138b)들은 제1 및 제2 도전성 패드(130a, 130b)들과 제1 비트 라인(BL1)들을 전기적으로 연결해준다. 따라서, 제1 비트 라인(BL1)들과 드레인 영역(101a)들 중 이븐 또는 오드 그룹에 속하는 제1 드레인 영역(101a)들은 전기적으로 연결된다. 제2 비트 라인(BL2)들은 제2 콘택 플러그(124b)를 통해 드레인 영역(101b)들 중 나머지 그룹에 속하는 제2 드레인 영역(101a)들에 전기적으로 연결된다.The first and second pad contact plugs 138a and 138b electrically connect the first and second
본 발명에서는 제1 및 제2 비트 라인(BL1, BL2)들이 제1 및 제2 콘택홀(120a, 120b)들 각각에 중첩되지만 제2 비트 라인(BL2)과 이웃한 제1 콘택 플러그(124a)가 멀리 떨어져 존재하므로 제2 비트 라인(BL2)과 제1 콘택 플러그(124a) 간의 브릿지 발생 방지 측면에서 유리하다.In the present invention, the first and second bit lines BL1 and BL2 overlap each of the first and
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플래시 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서대로 도시한 레이 아웃도들이고, 도 6a 내지 도 6f는 도 5a 내지 도 5f의 선 A-A'로 절취한 상태의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서대로 도시한 공정 단면도들이고, 도 7a 내지 도 7f는 도 5a 내지 도 5f의 선 B-B'로 절취한 상태의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서대로 도시한 공정 단면도들이며, 도 8a 내지 도 8f는 도 5a 내지 도 5f의 선 C-C'로 절취한 상태의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서대로 도시한 공정 단면도들이다.5A to 5F are layout views showing process steps in order to explain a method of manufacturing a flash memory device according to a second exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 6A to 6F are lines A- of FIGS. 5A to 5F. In order to explain the manufacturing method of the state cut | disconnected by A ', it is process sectional drawing shown in order of a process, and FIG. 7A-FIG. 7F are the manufacturing methods of the state cut | disconnected by the line B-B' of FIGS. 5A-5F. 8A to 8F are cross-sectional views illustrating process steps in order to explain a manufacturing method of a state cut along the line C-C ′ of FIGS. 5A to 5F.
도 5a, 도 6a, 도 7a 및 도 8a를 참조하면, 게이트 패턴(112)들 및 접합 영역(101a, 101b)들을 포함한 반도체 기판(100) 상에 제1 식각 정지막(116), 제1 층간 절연막(118) 및 제1 및 제2 패드홀(128a, 128b)들을 포함하는 제2 층간 절연막(126)이 순차적으로 형성된다. 게이트 패턴(112), 접합 영역(101a, 101b), 제1 식각 정지막(116) 및 제1 층간 절연막(118)에 대한 설명은 도 1a, 도 2a, 도 3a, 도 4a에서 상술한 바와 동일하다. 제2 층간 절연막(126)에 대한 설명은 도 1c, 도 2c, 도 3c, 도 4c에서 상술한 바와 동일하다. 제1 및 제2 패드홀(128a, 128b)들의 형성 구조는 도 1c, 도 2c, 도 3c, 도 4c에서 상술한 바와 동일하다. 제1 및 제2 패드홀(128a, 128b)들은 서로 대향되는 방향을 향하여 교대로 형성되며, 이븐 및 오드 그룹에 속하는 드레인 영역(101a)에 중첩된다.5A, 6A, 7A, and 8A, a first
단, 도 5a, 도 6a, 도 7a 및 도 8a에 도시된 제조 방법에서 제1 층간 절연막(118)에는 콘택홀이 형성되지 않은 상태이다. However, in the manufacturing method illustrated in FIGS. 5A, 6A, 7A, and 8A, no contact hole is formed in the first
한편, 도시하지 않았으나 제1 층간 절연막(118)과 제2 층간 절연막(126) 사이에는 제2 식각 정지막이 더 형성될 수 있다.Although not shown, a second etch stop layer may be further formed between the first
도 5b, 도 6b, 도 7b 및 도 8b를 참조하면, 드레인 영역(101a)들 중 이븐 또는 오드 그룹에 속하는 제1 드레인 영역(101a)들을 노출시키는 콘택홀들 중 이븐 또는 오드 그룹에 속하는 제1 콘택홀(120a)들을 포함한 제1 층간 절연막(118)이 형성된다.5B, 6B, 7B, and 8B, a first belonging to an even or odd group of contact holes exposing
제1 및 제2 패드홀(128a, 128b)들을 통해 노출된 제1 층간 절연막(118) 중 제1 드레인 영역(101a)들에 중첩된 영역은 포토리소그래피 공정을 통해 형성된 포토레지스트 패턴 사이에서 노출된다. 이후, 노출된 제1 층간 절연막(118)은 식각 공정을 통해 제거되어 제1 드레인 영역(101a)들을 노출시키는 콘택홀들 중 이븐 또는 오드 그룹에 속하는 제1 콘택홀(120a)들이 형성된다. 그런 다음, 포토레지스트 패턴을 제거한다. 제2 식각 정지막 형성 시 제1 콘택홀(120a)들은 제2 식각 정지막을 관통하여 형성된다. The regions overlapping the
제1 콘택홀(120a)들과 제1 및 제2 패드홀(128a, 128b)들의 측벽에는 제1 스페이서(122)가 형성된다. 이하, 제1 스페이서(122)의 형성 방법을 간략하게 설명한다. 제1 콘택홀(120a)들과 제1 및 제2 패드홀(128a, 128b)들을 포함한 제2 층간 절연막(126) 상에 제1 콘택홀(120a)들과 제1 및 제2 패드홀(128a, 128b)들의 일부가 채워지도록 라이너 형태의 절연막(미도시)을 증착한 후 스페이서 식각 공정으로 절연막을 식각한다. 이로써, 절연막의 수평부가 제거되고, 수평부에 비해 두껍게 형성된 수직부가 제1 콘택홀(120a)들과 제1 및 제2 패드홀(128a, 128b)들의 측벽에 잔류되어 제1 스페이서(122)가 형성된다. 제1 스페이서(122)는 제1 및 제2 층간 절연막(118, 126)과 서로 다른 식각 선택비를 갖는 물질로 형성한다. 바람직하게, 제1 스페이서(122)는 질화물 계열의 물질, 예컨대 실리콘 질화막(Si3N4) 또는 실리콘 산화질화막(SiON)으로 형성할 수 있다.
제1 스페이서(122)는 제1 및 제2 층간 절연막(118, 126)의 증착 과정에서 발생된 보이드 및 디펙에 의한 홀과 홀 간의 브릿지 발생을 방지하고, 후속한 습식 세정 과정에서 식각 장벽층의 역할을 수행한다.The
도 5c, 도 6c, 도 7c 및 도 8c를 참조하면, 제1 콘택홀(120a)들 내부에는 콘택 플러그들 중 이븐 또는 오드 그룹에 속하는 제1 콘택 플러그(124a)들이 형성된다. 또한, 제1 및 제2 패드홀(128a, 128b)들 내부에는 제1 콘택 플러그(124a)에 연결되며, 일측 및 타측 방향으로 연장된 제1 및 제2 도전성 패드(130a, 130b)들이 형성된다. 제1 콘택 플러그(124a)들의 구조는 도 1b, 도 2b, 도 3b, 도 4b에서 상 술한 바와 동일하며, 제1 및 제2 도전성 패드(130a, 130b)들의 구조는 도 1c, 도 2c, 도 3c, 도 4c에서 상술한 바와 동일하다.5C, 6C, 7C, and 8C, first contact plugs 124a belonging to an even or odd group of contact plugs are formed in the
제1 콘택 플러그(124a)들과 제1 및 제2 도전성 패드(130a, 130b)들은 동시에 일체형으로 형성된다. 상세히 설명하면, 제1 콘택홀(120a)들과 제1 및 제2 패드홀(128a, 128b)들이 채워지도록 제1 콘택홀(120a)들과 제1 및 제2 패드홀(128a, 128b)들을 포함한 제2 층간 절연막(126) 상에 도전막을 형성한다. 도전막은 폴리실리콘 또는 텅스텐 등으로 형성할 수 있다. 이후, 제2 층간 절연막(126)이 노출되도록 CMP 공정을 실시하여 제1 콘택홀(120a) 내부에는 콘택 플러그들 중 이븐 또는 오드 그룹에 속하는 제1 콘택 플러그(124a)들을 형성한다. 동시에, 제1 및 제2 패드홀(128a, 128b)들 내부에는 제1 콘택 플러그(124a)들에 연결되며 일측 방향으로 연장된 제1 도전성 패드(130a)들이 형성되고, 제1 콘택 플러그(124a)들에 연결되어 타측 방향으로 연장된 제2 도전성 패드(130b)들이 형성된다. 이와 같이 제1 및 제2 도전성 패드(130a, 130b)들은 제1 콘택 플러그(124a)들에 전기적으로 연결된다.The first contact plugs 124a and the first and second
도 5d, 도 6d, 도 7d 및 도 8d를 참조하면, 제1 내지 제3 층간 절연막(118, 126, 132) 내부에 제1 콘택홀(120a)들과 교대로 배치되어 게이트 패턴(예를 들어, 드레인 셀렉트 라인(DSL))(112)들 사이의 접합 영역(101a)을 노출시키는 제2 콘택홀(120b)들이 형성된다. 이와 동시에, 제3 층간 절연막(132) 내부에 제1 및 제2 도전성 패드(130a, 130b)들의 단부(즉, 연장된 부분)를 노출시키는 제1 및 제2 패드 콘택홀(134a, 134b)들이 형성된다. 제2 콘택홀(120b)들과 제1 및 제2 패드 콘택홀(134a, 134b)들에 대한 설명은 도 1d, 도 2d, 도 3d 및 도 4d에서 상술한 바와 동일하다.5D, 6D, 7D, and 8D, the first to third
제2 콘택홀(120b)들과 제1 및 제2 패드 콘택홀(134a, 134b)들의 측벽에는 제2 스페이서(136)가 형성된다. 제2 스페이서(136)에 대한 설명은 도 1d, 도 2d, 도 3d 및 도 4d에서 상술한 바와 동일하다.A
도 5e, 도 6e, 도 7e 및 도 8e를 참조하면, 제2 콘택홀(120b)들 내부에 제2 콘택 플러그(124b)들이 형성되고, 제1 및 제2 패드 콘택홀(134a, 134b)들 내부에 각각 제1 및 제2 패드 콘택 플러그(138a, 138b)들이 형성된다. 제2 콘택 플러그(124b)들과 제1 및 제2 패드 콘택 플러그(138a, 138b)들에 대한 설명은 도 1e, 도 2e, 도 3e 및 도 4e에서 상술한 바와 동일하다.5E, 6E, 7E, and 8E, second contact plugs 124b are formed in the second contact holes 120b, and the first and second
도 5f, 도 6f, 도 7f 및 도 8f를 참조하면, 제1 및 제2 패드 콘택 플러그(138a, 138b)들에 각각 연결되고, 드레인 셀렉트 라인(DSL)과 교차하여 이븐 또는 오드 그룹에 속하는 다수의 제1 비트 라인(140a)이 형성되고, 제2 콘택 플러그(124b)에 연결되고, 드레인 셀렉트 라인(DSL)과 교차하여 비트 라인들 중 나머지 그룹에 속하는 다수의 제2 비트 라인(140b)이 형성된다. 제1 및 제2 패드 콘택 플러그(138a, 138b)들은 제1 및 제2 도전성 패드(130a, 130b)들과 제1 비트 라인(BL1)들을 전기적으로 연결해준다. 따라서, 제1 비트 라인(BL1)들과, 드레인 영역(101a)들 중 이븐 또는 오드 그룹에 속하는 제1 드레인 영역(101a)들은 전기적으로 연결된다. 제2 비트 라인(BL2)들은 제2 콘택 플러그(124b)를 통해 드레인 영역(101a)들 중 나머지 그룹에 속하는 제2 드레인 영역(101a)들에 전기적으로 연결된다. 제1 및 제2 비트 라인(BL1, BL2)들에 대한 설명은 도 1f, 도 2f, 도 3f 및 도 4f에서 상술한 바와 동일하다. 상술한 바에 의해, 본 발명의 제2 실시예에서도 제1 실시예에서와 같은 동일한 효과를 얻을 수 있다.Referring to FIGS. 5F, 6F, 7F, and 8F, a plurality of connected to the first and second pad contact plugs 138a and 138b, respectively, belonging to an even or odd group crossing the drain select line DSL. First bit lines 140a are formed, connected to the second contact plugs 124b, and crossing the drain select line DSL, a plurality of second bit lines 140b belonging to the remaining group of bit lines are formed. Is formed. The first and second pad contact plugs 138a and 138b electrically connect the first and second
본 발명은 상기에서 서술한 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 상기의 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 본원의 특허 청구 범위에 의해서 이해되어야 한다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be implemented in various forms, and the above embodiments make the disclosure of the present invention complete and complete the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to inform you. Therefore, the scope of the present invention should be understood by the claims of the present application.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플래시 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서대로 도시한 레이 아웃도들이다.1A to 1F are layout views showing a process order to explain a method of manufacturing a flash memory device according to a first embodiment of the present invention.
도 2a 내지 도 2f는 도 1a 내지 도 1f의 선 A-A'로 절취한 상태의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서대로 도시한 공정 단면도들이다.2A to 2F are cross-sectional views showing process steps in order to explain a manufacturing method cut along the line A-A 'of FIGS. 1A to 1F.
도 3a 내지 도 3f는 도 1a 내지 도 1f의 선 B-B'로 절취한 상태의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서대로 도시한 공정 단면도들이다.3A to 3F are cross-sectional views showing process steps in order to explain the manufacturing method of the state taken along the line BB ′ of FIGS. 1A to 1F.
도 4a 내지 도 4f는 도 1a 내지 도 1f의 선 C-C'로 절취한 상태의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서대로 도시한 공정 단면도들이다.4A to 4F are cross-sectional views showing process steps in order to explain a manufacturing method cut along the line C-C 'of FIGS. 1A to 1F.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플래시 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서대로 도시한 레이 아웃도들이다.5A through 5F are layout views showing a process order to explain a method of manufacturing a flash memory device according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 6a 내지 도 6f는 도 5a 내지 도 5f의 선 A-A'로 절취한 상태의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서대로 도시한 공정 단면도들이다.6A to 6F are cross-sectional views showing process steps in order to explain a manufacturing method taken along the line A-A 'of FIGS. 5A to 5F.
도 7a 내지 도 7f는 도 5a 내지 도 5f의 선 B-B'로 절취한 상태의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서대로 도시한 공정 단면도들이다.7A to 7F are cross-sectional views showing process steps in order to explain the manufacturing method of the state taken along the line BB ′ of FIGS. 5A to 5F.
도 8a 내지 도 8f는 도 5a 내지 도 5f의 선 C-C'로 절취한 상태의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서대로 도시한 공정 단면도들이다.8A to 8F are cross-sectional views showing process steps in order to explain a manufacturing method cut along the line CC ′ of FIGS. 5A to 5F.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 반도체 기판 101a, 101b : 접합 영역100:
112 : 게이트 패턴 114 : 소자 분리막112: gate pattern 114: device isolation film
116 : 제1 식각 정지막 118 : 제1 층간 절연막116: first etch stop film 118: first interlayer insulating film
120a : 제1 콘택홀 120b : 제2 콘택홀 120a:
122 : 제1 스페이서 124a : 제1 콘택 플러그122:
124b : 제2 콘택 플러그 126 : 제2 층간 절연막124b: second contact plug 126: second interlayer insulating film
128a : 제1 패드홀 128b: 제2 패드홀128a:
130a : 제1 도전성 패드 130b : 제2 도전성 패드130a: first
132 : 제3 층간 절연막 134a : 제1 패드 콘택홀 132: third
134b : 제2 패드 콘택홀 136 : 제2 스페이서134b: second pad contact hole 136: second spacer
138a : 제1 패드 콘택 플러그 138b : 제2 패드 콘택 플러그 138a: first
BL1 : 제1 비트 라인 BL2 : 제2 비트 라인BL1: first bit line BL2: second bit line
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